利用氧化堿浸、酸洗及磁選再選釩鈦磁鐵精礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種釩鈦磁鐵精礦的選礦工藝，尤其涉及一種利用氧化堿浸、酸洗及 磁選再選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素的復(fù)合礦，是以含鐵、釩、鈦為主的共生的磁鐵礦。 而釩鈦磁鐵精礦是釩鈦磁鐵礦經(jīng)過選礦獲得的產(chǎn)物之一，其中釩以類質(zhì)同象賦存于鈦磁鐵 礦中，置換高價鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe30 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2Fe0*Ti 0 2、鈦鐵礦Fe0 ?Ti0 2、鋁鎂尖晶石（Mg，F(xiàn)e) (Al，F(xiàn)e)20 4】形成的復(fù)合體。例如，中 國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦和選鐵后的釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 見表1，釩鈦磁鐵礦原礦和釩鈦磁鐵礦精礦物相分析結(jié)果分別見表2和表3。
[0003] 表1中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠原礦和釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果
表2中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
表3中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦精礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
世界上釩鈦磁鐵礦資源豐富，全世界儲量達(dá)400億噸以上，中國儲量達(dá)98. 3億噸。釩 鈦磁鐵礦石中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，礦石中的Ti0 2主要賦存于粒狀鈦鐵礦和鈦磁鐵 礦中。一般情況下，約57%的鈦賦存于鈦磁鐵礦11^611〇 3*1^63〇4中，約40%的鈦賦存 于鈦鐵礦FeTi0 3中，由于釩鈦磁鐵礦礦石組成復(fù)雜，性質(zhì)特殊，因而這類礦石的綜合利用 是國際一直未徹底解決的一大難題。釩鈦磁鐵礦礦物的這種賦存特點(diǎn)決定了采用物理選礦 方法無法從礦石的源頭實(shí)現(xiàn)鈦、鐵的有效分離，造成釩鈦磁鐵礦石經(jīng)物理選礦后，鐵精礦品 位低TFe〈55%，鐵精礦中的鈦在煉鐵過程完全進(jìn)入高爐渣Ti0 2含量達(dá)22%以上，形成玻璃 體，Ti0 2失去了活性而無法經(jīng)濟(jì)回收，同時，鈦回收率低只有18%。因此用物理的選礦方 法選別鈦鐵礦石大大降低了鈦和鐵單獨(dú)利用的價值。
[0004] 中國是世界上第一個以工業(yè)規(guī)模從復(fù)雜釩鈦磁鐵礦中綜合提取鐵、釩、鈦的國家， 但由于一般的物理方法不能從根本上改變鐵、鈦致密共生的賦存特性，因此，采用通常的重 選法、磁選法、浮選法等物理選礦方法進(jìn)行鈦、鐵分離，效率低，很難選出品位高而雜質(zhì)少的 鈦精礦或鐵精礦；同時，Ti02回收效率不高，釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)過選礦分離后，約54%的Ti02 進(jìn)入鐵精礦，這些Ti02經(jīng)高爐冶煉后幾乎全部進(jìn)入渣相，形成TiO2含量20~24%的高爐 渣；另外，由于鐵精礦中的S、Si、Al等雜質(zhì)含量也過高，上述原因不僅造成冶煉高爐利用系 數(shù)低、能耗大、鈦資源浪費(fèi)，而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0005]CN2011100879566公開了 "一種鈦鐵礦的選礦方法"，是將釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)磨礦、 堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選得到鈦精礦和鐵精礦的方法。該方法將含鐵32. 16%和含 Ti0212. 11%的f凡鈦磁鐵礦原礦通過磨礦、堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選處理，形成了含 鐵59. 30%鐵精礦和含Ti0220. 15%的鈦精礦。由于該方法是針對鈦鐵礦原礦而言，原礦Si02、 A1203、CaO、MgO等脈石礦物含量高，堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、A1203等礦物身上，堿浸 過程中形成了與鈦相似的堿浸后化合物，堿浸鈦鐵原礦消耗的NaOH堿量是469Kg/t原礦， 成本高；而且鈦鐵原礦堿浸后形成的鈦化合物，與石英等脈石礦物堿浸后形成的硅的化合 物，要想在后續(xù)的磁選中實(shí)現(xiàn)有效分離是十分困難的，這也制約了鈦鐵原礦堿浸后鐵精礦 品位和鈦精礦品位的提高。同時，該方法采用兩次磨礦過程改變礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)，增 加了該方法的復(fù)雜程度和工序成本?？傊迷摲N方法過程復(fù)雜，而且處理過程中堿消耗量 大、成本高；同時，無法獲得更高品位的鐵精礦和鈦精礦。
[0006] CN201310183580. 8公開了"一種濕法處理釩鈦鐵精礦制備鈦液的方法"，提出了用 鹽酸洗分離鈦鐵的方法。該發(fā)明為濕法處理釩鈦磁鐵精礦制備鈦液的方法，包括釩鈦磁鐵 精礦鹽酸浸取、熔鹽反應(yīng)、再酸洗、硫酸酸溶、過濾等獲得鈦液等過程，該方法主要是針對提 取鈦精礦，其工藝過程復(fù)雜，鹽酸浸取過程中需用鹽酸與鐵和釩反應(yīng)溶解進(jìn)濾液中，消耗大 量鹽酸，成本高；同時，熔鹽過程中用NaOH與鈦和硅反應(yīng)消耗堿。另外，由于該方法浸取過 程中使用了鹽酸，鹽酸中氯離子對設(shè)備腐蝕大，不易工業(yè)化生產(chǎn)。該方法主要適用于高釩低 鐵含量的低貧釩鈦磁鐵精礦中鈦的回收利用。
[0007]CN201410164192.X公開了一種"利用堿浸、酸洗及磁選再選釩鈦磁鐵精礦的方 法"，該發(fā)明將釩鈦磁鐵精礦置于純堿溶液中，堿浸反應(yīng)0. 5~5小時，過濾后于112504溶液 中酸洗，再將酸浸濾餅進(jìn)行磁選，分別得到TFe含量為64%~68%鐵精礦、Ti02含量為40%~ 60%的鈦精礦。該方法實(shí)現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦進(jìn)行高效選別，但由于反應(yīng)中單純采用堿浸， 在280~370°C溫度下反應(yīng)0. 5~5小時，化學(xué)反應(yīng)溫度較高，時間較長，且反應(yīng)后SiOjPTi02 含量高達(dá)3%，雜質(zhì)含量較高，致使高爐利用系數(shù)降低，增加了煉鐵成本；同時，該發(fā)明方法 中消耗的堿量高達(dá)l〇〇kg/t精礦，堿耗較高，鈦資源利用率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述選礦方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在物理和化學(xué)選礦 方法有效結(jié)合的基礎(chǔ)上，提供一種成本低、回收質(zhì)量和效率高、工藝簡單，且操作性好的利 用氧化堿浸、酸洗及磁選再選釩鈦磁鐵精礦的方法，實(shí)現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵進(jìn)行高 效分尚，提尚了入爐如鐵品位，減少進(jìn)入尚爐Ti02、S、Si、A1等雜質(zhì)的含量，提尚尚爐利用系 數(shù)，減少高爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，同時提高1102資源綜合利用率，減少環(huán)境污染。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明的一種利用氧化堿浸、酸洗及磁選再選釩鈦磁鐵精礦的方法，其特征在于包括 如下步驟： 1) 氧化堿浸 將TFe含量范圍為50%~55%，Ti02含量范圍為10%~15%，Si02含量為3%~6%、A1203 含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦，置于質(zhì)量濃度為5%~52%的堿溶液中，加 入氧化劑，然后在220°C~330°C的溫度下堿浸反應(yīng)0. 5~2小時，將反應(yīng)物進(jìn)行過濾，得濾 液和堿浸濾餅A，所述的濾液給入回收處理系統(tǒng)； 2) 酸洗 將步驟1)中的堿浸濾餅A加水制成固液質(zhì)量比為1 : 1~10的礦漿，再置于質(zhì)量濃度 為1%~10%的職04溶液中，50~90°C條件下酸洗5~60分鐘，將酸洗反應(yīng)物進(jìn)行過濾， 得濾液和酸浸濾餅B，所述的濾液給入回收處理系統(tǒng)； 3) 磁選 將步驟2)中的酸浸濾餅B加水制成質(zhì)量濃度30%~35%的礦漿進(jìn)行磁選，分別得到TFe含量范圍為64. 5%~69. 0 %鐵精礦C和Ti02含量范圍為40%~60%鈦精礦D。
[0010] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、K0H水溶液或NaOH和K0H混合水溶液中的任意一 種。
[0011] 所述的氧化劑為〇2或H202，所述的02加入量為20~120psi，H202加入量為 50~200kg/t給礦。
[0012] 所述的磁選采用0. 13T~0. 16T的筒式磁選機(jī)進(jìn)行磁選。
[0013] 所述的磁選采用0? 03T~0? 05T的磁力脫水槽進(jìn)行磁選。
[0014] 所述的磁選分別采用0? 13T~0? 16T的筒式磁選機(jī)和0? 03T~0? 05T磁力脫水 槽進(jìn)行兩段磁選。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 氧化堿浸的過程對釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、A1等元素進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)，形成了相應(yīng) 的鹽，使釩鈦磁鐵精礦中的鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F的形式。與釩鈦磁鐵精礦不同的是，鈦鐵礦原礦 中Si02含量>20%和A1 203含量>7%遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩鈦磁鐵精礦中SiO2含量〈6%和A1 203含量 〈6%，在堿浸鈦鐵礦原礦過程中，由于堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、A1203等礦物上，使得 堿浸釩鈦磁鐵精礦比堿浸鈦鐵礦原礦堿用量更少，同時〇 2的引入使含S化合物氧化，氧化 了FeTi03，加速了反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時間，效果更好，大大降低能耗和設(shè)備 投資。例如，用NaOH氧化堿浸時，本發(fā)明消耗的堿量小于90kg/t精礦，比堿浸原礦消耗的堿 量469kg/t原礦降低了 5. 2倍以上，比未通入氧氣的堿浸消耗的堿量降低了 10kg/t精礦； 〇2的引入使堿浸反應(yīng)溫度最低降至220°C，反應(yīng)時間小于2小時。
[0016] 酸洗過程有效地溶解了堿浸后的Ti、Si、A1等含氧酸鹽和硫化物，使之與鐵精礦 解離。另外由于本發(fā)明采用硫酸進(jìn)行酸洗，反應(yīng)條件溫和，對設(shè)備腐蝕小，成本低，更利于工 業(yè)化生產(chǎn)。
[0017] 再加上磁選，磁選是利用不同礦物磁性差異進(jìn)行分選的。氧化堿浸使鈦從磁鐵礦 晶格中解離出，鈦生成了無磁性的鈦化合物，因此依據(jù)磁鐵礦與鈦化合物磁性差異，即可采 用簡單的磁選法將鈦鐵分離，使鐵精礦品位由50%~55%提高到64. 5%~69. 0%，同時鐵精 礦中含S量小于0. 1%，Si(V#量降至1%以下，A1 203含量降至1. 8%以下，TiO2含